Физико-геологические процессы и явления.

1. Выветривание.

Выветривание – это разрушение горных пород, изменение их минерального и химического состава на земной поверхности и в верхних слоях земной коры под воздействием колебаний температуры воздуха, воды и жизнедеятельности организмов, в том числе и человека.

Различают физическое, или механическое, и химическое выветривание. Особо выделяют еще органическое (биологическое) выветривание; оно совершается при участии растений и животных. В природе указанные процессы так тесно переплетаются между собой, что обособить их очень трудно.

Одним из факторов физического выветривания являются колебания температуры воздуха. Кристаллы минералов имеют неодинаковый коэффициент объемного и линейного расширения и сжатия, поэтому поры при колебаниях температуры испытывают внутренние напряжения. В результате этого в них возникают волосные трещины, которые со временем расширяются и по которым породы раскалываются на обломки.

Большую разрушительную, чисто механическую работу в породах производят и растения, корни которых проникают по трещинам, и действуя в них подобно клину, по мере своего роста расширяют их. На левом берегу реки Ини, в районе Дач, мы встретились с примером биологического выветривания – дерево своими корнями разрушает глинистые сланцы. Это способствует образования в каменных породах больших и малых обломков. Причем зерна и обломки пород и минералов остроребристые, неокатанные, а петрарафическии состава их ничем не отличается от состава пород, из которых они образовались.

Под химическим выветриванием подразумеваются процессы, изменяющие химический состав минералов горных пород, т.е. процессы разложения пород. При этом одна часть продуктов изменения минералов переходит в раствор и уносится водой, а другая образует нерастворимые остатки, в том числе и коллоиды. Химическое выветривание состоит из ряда процессов которые протекают совместно.

Гидратация- присоединение воды к различным веществам. Этот процесс влечёт за собой увеличение объема пород в 1,3 раза.

Окисление обычно сопровождается гидратацией. Оно свойственно всем породам, содержащим закисные формы железа, сернистые соединения.

Каолинизация – процесс разложения алюмосиликатов, приводящих к образованию каолинита.

Изменения горных пород, обусловленные выветриванием и распространяющиеся на разную глубину, называются их выветрелостью.

Изменения горных пород, обусловленные выветриванием и распространяющиеся на разную глубину, назы­ваются их выветрелостью. Она имеет огромное значение при строи­тельной оценке пород. Определение степени их устойчивости в от­косах выемок и оползневых склонов, глубина съема разрушенных пород при заложении фундаментов сооружений и степень водопроницаемости пород при строительстве гидротехнических соору­жений, выбор камня для облицовочных и других работ, возмож­ность производства тоннельных работ без крепления выработок и другие подобные вопросы нельзя правильно решить без данных о степени выветрелости горных пород.

Как известно, при выветривании горных пород происходит накопление коллоидных частиц, увеличение пористости, разрушение существующих между частицами связей и увеличение влажности. Все это резко снижает прочность выветрелых пород, делает их при определенных условиях малоустойчивыми и даже неустойчивыми системе сооружений.

При изучении выветривания необходимо выявлять степень и характер выветрелости пород, глубину ее распространения и скорость этого процесса. Выветрелость пород зависит от климата, их состава, структуры, состояния и других факторов

При оценке кристаллически-зернистых пород строитель при прочих равных условиях должен предпочитать мелко- и среднезернистые породы. Сланце­ватая текстура пород содействует их выветриванию и тем больше, чем менее ровны плоскости сланцеватости. Плотное сложение за­медляет выветривание.

Она имеет огромное значение при строительное оценке пород. Определение степени их устойчивости в откосах выемок и оползневых склонов, глубина съема разрушенных пород при заложении фундаментов сооружений и степень водопроницаемости пород.

Как известно, при выветривании горных пород происходит накопление коллоидных частиц, увеличение пористости, разрушение существующих между частицами связей и увеличение влажности продуктов разрушения по сравнению с невыветрелой породой.

При изучении выветривания необходимо выявлять степень и характер выветрелости пород, глубину ее распространения и скорость этого процесса.

 

2. Суффозия.

Суффозией называется процесс вымывания подземными водами частиц породы, в результате чего происходит разрыхление пород и оседание земной поверхности. В породах, содержащих растворимые в воде минералы, наряду с механическим выносом водой частиц будет иметь место и растворение этих минералов, что усиливает суффозию. Понижение, образующиеся на поверхности земли называется суффозионными воронками. Они представляют собой впадины канонической формы глубиной до нескольких метров; образуются чаще всего вдоль русел потоков.

Пройдя 1257 шагов (≈ 1000 метров) от устья реки Шебаниха на нашем пути повстречался пример суффозионной воронки. В данном случае суффозия – механическая (глинистые сланцы размокают => глина => вынос).

Суффозия весьма опасна, она нередко вызывает оползни, неравномерную осадку зданий и других сооружений и т.п.

С явлением суффозии связан «глинистый карст», возникающий в рыхлых песчано-глинистых, гипсовых и мергелистых породах, процесс образования которого обусловлен главным образом механическим выносом частиц породы через подземные каналы, первоначально образовавшиеся из-за растворения солей.

Меры, предупреждающие появление суффозии и глинистого карста разнообразны. В одном случае это регулирование поверхностного стока и перехват подземных вод дренажом с целью исключения поступления и передвижения воды в породах. В других случаях, например, в оползневых склонах, с целью вывода подземных вод и предотвращения выноса частиц устраивается поверхностный водоотвод. В третьих крепление пород силикатизацией, цементацией и другими способами.

3. Просадочность.

В отличии от других глинистых пород многие (но не все) лессы и лессовидные породы обладают способностью уплотнятся при замачивании даже под влиянием собственного веса. Это свойство лессовых пород называется просадочностью. Она обычно сопровождается возникновением воронок, степных «блюдец» - понижений овальной формы глубиной до 2-3 м при диаметре 10-20 м. Обычно приурочены к местам временного скопления атмосферных и талых вод.

Замачивание лессовых пород влечет за собой снижение их прочности и затем исчезновение макропор видимых в породе. В итоге частицы укладываются полотне и поверхность лессового массива проседает. Интенсивность уплотнения зависит от характера структурных связей, их прочности, влажности и пористости пород и величины нагрузки. В зависимости от действия этих факторов процесс уплотнения может происходить быстро или затягивается на продолжительное время.

На просадочность лессовых пород существенное влияние оказывает минеральный состав их тонкодисперсной части.

Обеспечение необходимой устойчивости сооружений, возводимых на просадочных грунтах, достигается рядом способов. Наиболее эффективным является силикатизация. Также весьма эффективным может быть предварительное замачивание лессовых толщ для достижения преднамеренного уплотнения просадочных грунтов, но при условии, что оно сопровождается взрывами (иначе требует больших затрат времени, исчисляемых годами). Бурение дренажных скважин, обжиг просадочных лессовых грунтов, уплотнение тяжелыми трамбовками (грунтовыми сваями-скважинами) – все это тоже эффективные методы борьбы с просадочностью.

На левом берегу реки Иня располагается вторая надпойменная терраса, которая представлена просадочными грунтами - лессовым суглинком. Также просадочные грунты встречаются на правом берегу на территории первой надпойменной террасы, где залегает супесь лессовая полосой.

Лессовые просадочные грунты хорошо просматриваются в обнажениях в долинах рек Шебаниха и Крутиха.

4. Морозное пучение.

В областях, где зимой температура воздуха ниже нуля, почвы и лежащие ниже их горные породы промерзают на некоторую глубину, а в теплое время года оттаивают. Это явление называют сезонным, или зимним, промерзанием. Глубина зимнего промерзания зависит от климата, плотности и мощности снежного покрова, характера зимы, состава пород, их физического состояния и влажности. Поэтому в разных областях она различна и колеблется от нескольких десятков сантиметров до 4 м. Промерзание пород начинается с поверхности и распространяется вглубь, содержащаяся в них вода переходит при этом в лед, увеличивая свой объем. Внешне этот процесс, называемый морозным пучением, выражается в поднятии дневной поверхности породы за счет увеличения ее в объеме. Оттаивание весной вызывает разжижение пород и деформацию построенных на них сооружений. Следовательно, в областях, подвергающихся сезонному промерзанию и оттаиванию, дневная поверхность пород испытывает вертикальные, а иногда и горизонтальные смещения.

С наступлением весны сезонно промерзающий слой земляного полотна избыточно увлажняется, его несущая способность резко снижается. В результате основная площадка земляного полотна деформируется, разжижившийся грунт при этом вытекает или выдавливается на поверхность в виде грязевого потока.

В основе морозного пучения лежат следующие явления: миграция воды в замерзающих породах, сопровождаемая выделением льда за счет перехода в него свободной или рыхло связанной воды. Отметим, что факторов, определяющих льдонакопление в породах, очень много: одни из них определяются составом, состоянием, степенью водонасыщенности пород, другие- их температурой и температурой наружного воздуха, третьи – близостью к дневной поверхности горизонта грунтовых вод, в том числе и верховодки, и т.п. Однако при прочих равных условиях главным фактором является гранулометрический состав пород. Грубообломочные породы, чистые пески, насыщенные водой вспучиваются лишь за счет воды, переходящей в лед. Иное происходит в глинистых породах, где морозное пучение сказывается гораздо сильнее. Промерзание глинистых пород и образование льда сопровождаются миграцией физически связанной воды под влиянием молекулярных сил от более толстых оболочек к более тонким, фронту промерзания, т.е. туда, где начинается кристаллизация воды. Одновременно происходит перераспределение влаги.

Появление в породах льда вызывает увеличение их объема. Это и есть то, что выше было названо морозным пучением. Интенсивность этого процесса определяется влажность глинистых пород, если она будет значительно меньше их полной влагоемкости, возможность пучения будет сведена к минимуму. Наибольший эффект морозного пучения наблюдается в пылеватых породах.

Для борьбы с морозным пучением устраивают поверхностный отвод атмосферных и производственных вод, предохраняя породы от увлажнения; устройство дренажей; созданием прослоек, чтобы исключить капиллярный подъем воды.

Морозное пучение в районе практики встречаются на высокой пойме по обеим берегам реки Иня. Высокая пойма сложена пылеватыми глинистыми потенциально пучинистыми грунтами. Уровень грунтовых вод здесь наиболее близко приближается к дневной поверхности.

5. Осыпи, оползни, обвалы.

Геологические процессы, оказывающие влияние на устойчивость сооружений, по своей природе являются также денудационными. Эти процессы обусловлены:

- действием силы тяжести, вызывающей два вида движения горных пород: быстрое их смещение в виде осыпей, обвалов, вывалов, лавин и медленное перемещение земляных масс - оплывание в виде сплывов и скольжение (оползание) в виде оползней.

- действием атмосферных, талых и подземных вод.

- действием отрицательной температуры.

Процессы денудации в совокупности с другими процессами, особенно в горных районах, предопределяются интенсивным развитием выветривания горных пород. В результате этих процессов образуется большое количество глыб, камней, щебня и более мелких обломков. До тех пор пока этот материал находится в состоянии равновесия, он остаётся на месте своего образования. Но как только сила тяжести Р оказывается больше силы, сопротивляющейся движению этих обломков, так они приходят в движение и скатываются к подножию склона, где образуют конусы или прерывистые валы, называемые осыпями. Поверхность осыпи имеет наклон, свойственный углу естественного откоса слагающего её в сухом состоянии материала. Если осыпь смачивается дождевыми или талыми водами, то при наличии глинистой подстилки вся осыпь или её некоторая часть начинает ползти. При этом она уполаживается и располагается под углом, свойственным слагающему её материалу, но уже в водонасыщенном состоянии. Такие осыпи называют осовами.

По признаку подвижности все осыпи можно подразделить на действующие (находящиеся в стадии интенсивного движения), затухающие (стадия успокоения) и затухшие (стадия стабилизации). Каждая стадия характеризуется своими внешними признаками. Так, действующие осыпи обычно обнажены и лишены растительности. Затухающие осыпи покрыты растительностью, но дерновый покров на них ничтожен по свой толщине. Затухшие осыпи обычно задернованы, и на них можно встретить не только кустарник, но и лес.

При прохождении маршрута мы обнаружили осыпь на левом берегу реки Ини примерно в 75 метрах вверх по течению от природной пещеры, в районе дач «Гипрводхоза». Данную осыпь, состоящую из продуктов выветривания глинистого сланца, можно считать действующей, так как на ее склоне примерно в 50° не обнаружено растительности, что является первым внешним признаком действующей осыпи.

Обвалами называют обрушение масс горных пород со склонов. Образовавшиеся при обвале обломки скатываются вниз по склону, причём более крупные обломки уносятся дальше, чем мелкие. Перемещающиеся массы увлекают за собой не только неустойчиво лежащие на склоне глыбы, но и глыбы, образовавшиеся при разрушении крупных выступов.

Возникновение обвалов обычно совпадает с периодами таяния снега, прохождения ливней, первых осенних морозов и весенних оттепелей, когда начинает таять лёд в трещинах скал. Колебания температуры, землетрясения и другие явления также способствуют образованию обвалов. Обвалы возникают из-за нарушения условий равновесия горных пород, что при строительстве железных дорог может быть вызвано подрезкой склонов выемками или полувыемками. На существующих железных дорогах обвалы обычно бывают на склонах, сложенных скальными породами и на выемках.

Борьба с обвалами очень трудна. В выемках она обычно сводится к устройству облицовочных и подпорных стен, что не всегда приводит к цели. Поэтому обвальные участки считаются неблагоприятными для проведения дорог, их по возможности рекомендуется обходить. Обвалы встречаются на левом берегу реки Иня, вблизи дач «Гипрводхоза».

Оползни. Во многих случаях движение земляных масс по склону под влиянием силы тяжести и благодаря работе поверхностных и подземных вод выражается в их оползании - возникают оползни.

В каждом оползне выделяют следующие элементы:

1. Надоползневой уступ.

2. Поверхность скольжения или оползания.

3. Подошва оползня.

4. Трещины обрыва.

Возникновение оползней обычно влечёт за собой образование бугристой поверхности склонов, особенно в нижних их частях, за счёт оползших масс или масс, выдавленных из нижележащих пластов горных пород. В понижениях между отдельными буграми при благоприятных условиях скапливаются поверхностные и подземные воды, вызывающие заболоченность склонов, что, естественно, в дальнейшем понижает устойчивость склонов.

Многообразие причин, вызывающих оползень влечёт за собой и разнообразие противооползневых мероприятий, которые в каждом конкретном случае могут отличаться один от другого, поскольку зависят от местных условий. При применении противооползневых мероприятий можно выделить некоторые общие положения. Причём для наибольшей эффективности противооползневых мероприятий они должны быть направлены на борьбу с причинами, а не с последствиями оползня. Противооползневые мероприятия необходимо осуществлять комплексно, т. е. направлять их на уничтожение отрицательного действия всех факторов, вызывающих оползень. При прохождении практики с примерами оползней мы не встретились.

6. Заболоченность.

Болотами называют избыточно увлажненные участки земной поверхности, с развитой на них типичной влаголюбивой, болотной, растительностью. Накопления в пределах болот растительных останков в той или иной степени их разложения (гумификации) составляют торф. Торф типичная разновидность органогенных пород,

встречающихся среди болотных отложений. Земельные площади, не имеющие слоя торфа или покрытые слоем торфа менее 30 см в неосушенном состоянии, называют заболоченными землями.

По своему происхождению болота бывают низинные, верховные, переходного типа. Заболачивание водоёма начинается с того, что по берегам мелководного озера или медленно текущей речки разрастается болотная растительность. Отмирая, она падает на дно водоёма, где из-за недостатка кислорода её отлагающиеся остатки не сгнивают, а, накапливаясь из года в год, образуют залежи торфа. По мере его накопления открытая водная поверхность сужается, водоём мелеет и, наконец, заторфовывается полностью – возникает болото, в котором под торфом лежит озёрный ил – сапропель.

Заторфовывание озер может быть обусловлено и растениями, образующими плавающий ковер — сплавину; он возникает при отсутствии волнения. Нарастание сплавины начинается с краев озера. С каждым годом она продвигается все дальше от берега к центру озера, пока поверхность воды не исчезнет совсем. Если на дне водоема имеются выходы источников, сплавина затягивает поверхность озера частично, в результате чего- над источни­ками остаются незаросшие участки водной поверхности — окна (окнища).

Сплавина с каждым годом утолщается за счет нарастания расте­ний, нижняя часть которых, отмирая, набухает в воде и, становясь тяжелее, отрывается от нее и опускается на дно. В конечном итоге из сплавины образуется плавающий торфяник. Растения живут в нем в условиях избыточного увлажнения и недостатка кислорода. В торфянике много воздушных ходов, что и обусловливает его спо­собность плавать.

При достаточной толщине сплавины и надлежащей ее плотности на ней появляются осоки; их кусты разрастаются в кочки. Так сплавина окончательно скрывается от глаз наблюдателя, и по внеш­нему виду болота нельзя сделать никаких заключений о его гене­зисе. Это всегда нужно иметь в виду при изысканиях дорог на болотах.

Типичной деформацией торфяного основания земляного полотна автогужевых дорог на сплавинных болотах является разрыв торфя­ного слоя под насыпью. Следствием этого будет провал насыпи

Низинные болота превращаются в сфагновые постепенно и в пере­ходной фазе бывают покрыты травяно-моховыми ассоциациями растений или смешанным лесом из ольхи с березой, елью и сосной. Здесь образуется древесный торф. Это болото переходного типа.

Известны ещё и так называемые пойменные болота. Иногда на пойме вблизи берега наблюдаются невысокие валообразные повышения, вытянутые вдоль берега; их образование связано с тем, что во время разлива вода несёт взвешенные частицы и, имея большую скорость вблизи русла, отлагает здесь более крупный материал, чем на остальной части поймы. В результате этого в этом месте происходит более быстрый рост отложений, создающих валообразное повышение, отделяющие часть потока от русла. В дальнейшем это служит предпосылкой к заболачиванию поймы и возникновению пойменных болот.

7. Подмыв и обрушение берегов.

Наибольшую эрозионную работу производят реки. Они, так же как и любой поток, стремятся достигнуть базиса эрозии, который может быть главным и местным. Главный базис эрозии – это уровень моря, озера, в который река впадает. Местным же базисом эрозии будут те уступы, порой образующие водопады, которые отмечаются на дне реки.

На смену глубинной эрозии приходит боковой размыв, или боковая эрозия, вызывающая размыв склонов долины и её расширение, образование излучин, или меандр. Среди других факторов боковое перемещение русла вызывается и влиянием кривизны реки и вращения Земли. Первое обуславливается большей скоростью течения у вогнутого берега, нежели у выпуклого, а второе – неодинаковой скоростью вращения различных точек Земли.

Образование долинных меандр в конечном итоге приводит к прорыву меандры, река избирает себе новый, более короткий путь, оставляя в стороне прежнее русло, или «старицу», которая с течением времени превращается в болото.

Подмыв и разрушение берегов встречаются в обрывистых берегах рек Шебаниха и Крутиха.

8. Оврагообразование.

Овраги – круто стенные рытвины или долины – продукт деятельности временных потоков на равнинных пространствах, сложенных преимущественно рыхлыми и глинистыми породами. В поперечном профиле молодой растущий овраг имеет V-образную форму, иногда в нём намечается неширокое дно. Крутизна склонов оврагов определяется составом и особенностями пород. Так, в лёссах и лёссовидных породах их склоны часто бывают отвесными или почти отвесными. Начало оврага называется вершиной, а конец – устьем.

Возникший овраг с обеих сторон стекают атмосферные воды, размывающие породы; так возникают отвершки – образуется овражная сеть. Дно оврага в нижней его части покрывается наносами – овражным аллювием, образующем в его устье конусы выносов. При определённых условиях крутые склоны оврага начинают уполаживаться, зарастать растительностью. Так действующий овраг превращается в остановившийся овраг или балку.

Главным фактором зарождения и роста оврагов является величина относительной разности высот водоразделов и прилегающих низин: чем она больше, тем сильнее размыв.

Меры борьбы с оврагообразованием двоякие: предупреждающие и прекращающие рост оврагов. Профилактические меры сводятся к регулированию стока поверхностных вод на всём водосборе. Меры борьбы с ростом оврагов обычно сводятся к укреплению их посадками кустарников, деревьев, которые замедляют сток воды, уменьшают её живую силу и при этом препятствуют размыву пород. С этой же целью устраиваются перепады.

Овраги встречаются на левом берегу реки Иня на территории геополигона (две балки через которые перекинуты мостики). Эти овраги очень древнего происхождения и давно уже заросли травой и не прогрессируют.

 

Строительные материалы.

5.1 Каменные материалы. (Описание пород карьеров и их механические свойства).

Гранит - магматический скальный грунт. Встречается в карьере «Борок»Структура полнокристаллическая, в зависимости от величины кристаллов минералов крупно-, средне-, и мелкозер­нистая.

Минералогический состав: полевые шпаты (обычно ортоклаз, реже альбит) — 60 %, кварц — 30-35 %, роговая обманка — 5-10 %. Цвет породы от розовато-серого до мясно-красного, светло-серый, в зависимости от цвета ортоклаза. Текстура мас­сивная.

По условиям образования — порода интрузивная, форма зале­гания — батолиты, реже лакколиты.

Плотность в среднем 2,65 т/м, незна­чительная пористость - 1-2 %. Предел прочности на одноосное сжатие 100-330 МПа, коэффициент крепости 10-15, с увеличени­ем трещиноватости уменьшается до 5. Порода устойчива к меха­ническому воздействию и выветриванию, в процессе выветрива­ния образуются дресва (гнилой гранит), песок, супесь, суглинок.

Гранит используются в строи­тельстве: в качестве половых плит на станциях метрополитенов, облицовочного материала как наружных, так и внутренних стен сооружений, для каменной кладки фундаментов, опор мостов и подпорных стенок. В виде щебня используются для путевого балласта и приготовления бетона.

 

Глинистый сланец – образуется из глин под действием высокой температуры и давления. Порода разбита на тонкие плитки (рассланцована).

Цвет темно-серый, черный. Порода малопрочная, при выветривании рассыпается на щебенку и труху. Плотность 2,3 – 3,0 т/м^3, предел прочности 40-120 МПа. Коэффициент крепости 2-10. В строительстве не применяются, т.к. теряют прочность при замачивании.

 

Кварц — SiО₂. Твердость — 7, плотность — 2,65 г/см, спай­ность отсутствует (весьма несовершенная), излом раковистый, блеск на изломе жирный. Цвет молочно-белый, чаще водяно-прозрачный.

Происхождение кварца магматическое, метаморфическое. Кварц не растворим в воде, устойчив при химическом выветри­вании, трудно поддается механическому истиранию.

При разрушении магматических пород переходит в состав осадочных: суглинков, глин, песков, встречаются и чистые квар­цевые пески.

Применяется в строительстве как инертный заполнитель бе­тонов, в стекольной промышленности, в производстве огнеупо­ров. В составе горных пород используется для облицовки полов станций метрополитенов.

 

Песчаник — сцементированная порода, состоящая из зерен минералов (песка) и цементирующего вещества. Песчаник ха­рактеризуется наличием кристаллизационных связей и относится к классу скальных грунтов. В зависимости от состава цемента различают песчаники кремнистые, известковые, глинистые, гип­совые, по размеру зерен — крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые.

Залегают песчаники в форме слоев, линз.

Прочность песчаников изменяется в широких пределах и за­висит от состава цемента, состава и величины зерен, пористости. Наиболее прочные — кремнистые песчаники; глинистые и гип­совые песчаники легко выветриваются. Плотность 2,0-2,7 т/м³, предел прочности от 1 до 200 МПа, пористость 6,9-28,3 %, ко­эффициент крепости 1-15.

Песчаники используются как бутовый камень и в дорожном строительстве.

 

Мрамор состоит из зерен кальцита с примесью доломита. Структура кристаллическая различной крупности — мелко-, средне- и реже крупнозернистая. Окраска белая, серая, желтова­тая, красная, бурая и даже черная — в зависимости от присутст­вия красящего вещества (окислов железа, органики). Залегает в форме пластов, линз. Вскипает от действия соляной кислоты.

Мраморы образуются в результате перекристаллизации из­вестняков под действием высокой температуры в условиях вы­сокого давления (региональный, контактный метаморфизм). В отличие от других метаморфических пород мраморы растворя­ются в воде с образованием карстовых пустот. В условиях атмо­сферы подвержены физическому и химическому выветриванию.

Плотность — 2,7 т/м³, предел прочности — 20-140 МПа, ко­эффициент крепости — 2-12.

Мрамор широко применяется в качестве облицовочного мате­риала, как стеновой строительный камень, может использоваться как сырье для производства цемента.

 

Известняковый туф – разновидность известняка, образуется путём выпадения в осадок углекислой извести из источников подземных вод. Порода пористая, ноздреватая, встречается на склонах речных долин в местах выхода подземных вод. Не устойчив к воде, характеризуется малой прочностью, предел прочности менее 5МПа. Применяется при производстве вяжущих и как декоративный материал.

 

Рыхлые материалы.

 

Галечник и гравий — рыхлые грунты, состоящие из окатан­ных обломков пород и минералов. В составе галечника присут­ствуют обломки диаметром от 10 до 200 мм в количестве более 50 %, а гравий содержит более 50 % обломков крупнее 2 мм.

По составу обломки обычно представлены прочными к исти­ранию породами (кварцит, гранит, базальт) и минералами (кварц, халцедон и др.). Поры в галечнике и гравии могут быть свобод­ными или заполненными песчаным, пылеватым или глинистым материалом. В зависимости от состава заполнителя определяется вид грунта (например, галечник с песчаным заполнителем, гра­вий с глинистым заполнителем и др.). Наличие или отсутствие заполнителя пор существенно сказывается на инженерно-гео­логических особенностях этих грунтов. В случае отсутствия заполнителя они обладают высокой водопроницаемостью и является надежными водоносными горизонтами. Залегают грунты в виде слоев, линз.

Плотность их составляет 1,7-1,9 т/м³, грунты надежны в ос­новании инженерных сооружений.

Галечник, гравий широко применяются в дорожном строи­тельстве, при устройстве дренажей и в качестве инертного за­полнителя для бетонов.

 

Лессовые грунты — пылевато-глинистые, состоят из пылеватых частиц (размером 0,05-0,005 мм) в количестве более 50 %, мелкопесчаных и незначительного коли­чества (до 16 %) глинистых частиц (мельче 0,005 мм).

Минеральная часть пород представлена кварцем, полевыми шпатами, слюдами, опалом, халцедоном, каолинитом, монтмо­риллонитом и другими минералами. Минеральные частицы свя­заны между собой легко- и среднерастворимыми солями (гип­сом, карбонатом кальция и др.) и глинистым веществом. Лессо­вые грунты характеризуются повышенной пористостью (до 60 %), в них хорошо видны макропоры диаметром 1-2 мм, свет­лые карбонатные журавчики, бурно вскипающие под действием соляной кислоты.

Структурные связи между частицами слабые кристаллизаци­онные, водонестойкие. Текстура однородная, пористая или слои­стая, плотность — 1,5-1,8 т/м³. Цвет породы палевый, светло-бу­рый за счет окислов железа. Под влиянием собственной массы или массы инженерного сооружения происходит уплотнение высо­копористого лессового грунта, его просадка.

При строительстве на лессовых грунтах необходимо упрочнение их или применение специальных конструкций фундаментов. Используются лессовые грунты при изготовлении строительного кирпича.

 

Глина, суглинок, супесь - слабосвязные пылевато-глинистые грунты, содержащие более 3 % тонкодис­персных (глинистых) частиц диаметром мельче 0,005 мм. В глинах содержание «глинистой» фракции составляет более 30%, в суглинках 10-30 % и в супесях — от 3 до 10 %. Остальная часть грунта представле­на пылеватыми и песчаными зернами минералов. Минералогиче­ский состав глинистой фракции может быть представлен каоли­нитом, монтмориллонитом, гидрослюдой, а также мельчайшими обломками кварца, полевых шпатов, кальцита, лимонита. По происхождению различают элювиальные (остаточные) глины, т.е. образовавшиеся в результате химического выветривания по­род (например, каолинита), оставшиеся на месте залегания ис­ходной породы, и осадочные (переотложенные), образовавшиеся в процессе отложения продуктов выветривания на дне водоемов, у подножья склонов и т. д. (аллювиальные, озерные, морские, пролювиальные, ледниковые глины).

Цвет глин изменяется от белого до черного, но преобладают красновато-бурые, охристые тона за счет окислов железа. Тек­стура осадочных глин обычно слоистая, залегают в форме слоев, линз. Структурные связи между минеральными частицами водноколлоидные, обусловленные межмолекулярными магнитными и электростатическими силами притяжения.

Характерным свойством глинистых грунтов является

пластичность — способность под воздействием внешних усилий изменять форму без разрыва сплошности и сохранять ее после устранения этих усилий.

При увеличении влажности глинистого грунта от 0 происходит изменение его состояния (консистенции) от твердого через пластичное к текучему.

 

 

Песок — рыхлый грунт, состоит из зерен или обломков минералов,

устойчивых к выветриванию (главным образом, кварца полевых шпатов, слюды и др.).Различают пески мономинеральные, состоящие из одного ми нерала (например, кварцевые), и полиминеральные, состоящие из нескольких минералов. Размер песчаных зерен изменяется от 0,05 до 2,0 мм, частиц мельче 0,005 мм присутствует менее 3 %.

По происхождению различают пески: аллювиальные (реч­ные), морские, флювиогляциальные (образующиеся в результате деятельности талых вод ледников), эоловые (образованные дея­тельностью ветра) и элювиальные (образуются в процессе физи­ческого выветривания пород). Залегают пески в форме слоев, линз, барханов, дюн, имеют слоистую текстуру. Пористость пес­ков изменяется от 30 до 50 %. В зависимости от величины ко­эффициента пористости е различают виды песков: плотные, средней плотности и рыхлые.

Разновидности песков выделяются по коэффициенту водонасыщения.

Насыщенные водой мелкие и пылеватые пески рыхлого сло­жения под влиянием гидродинамического давления при вскры­тии выработкой могут переходить в плывунное состояние (лож­ные плывуны). Фильтрационные свойства песков зависят от крупности (чем крупнее пески, тем выше фильтрация) и плотно­сти сложения. Пески рыхлого сложения склонны давать значи­тельную осадку при динамических нагрузках. Средняя плотность песков около 1,5 т/м³, коэффициент крепости 0,5-0,6.